Upload
others
View
10
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN TAHUNAN
PENELITIAN HIBAH BERSAING INSTITUSI
Pengembangan Kompor Batik Listrik Otomatis Berbasis
Mikrokontroller AT89S52 Dengan Kontrol Sudut Fasa
Pada Proses Pembuatan Batik Tulis Tradisional
Tahun ke -1 dari rencana 2 Tahun
TIM PENGUSUL
I Gede Nurhayata, S.T., M.T (NIDN : 0004047507)
Dr. I Gede Sudirtha, S.Pd,M.Pd (NIDN : 0016067102)
Dibiayai oleh :
Dana DIPA BLU
Universitas Pendidikan Ganesha
Nomor SP DIPA /042.01.2.400987/2018 revisi I tanggal 8 Maret 2018
Sesuai dengan Kontrak Penelitian
Nomor : 391/UN48.15/LT/2018
UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA
Bulan Oktober, Tahun 2018
ii
HALAMAN PENGESAHAN
PENELITIAN HIBAH BERSAING INSTITUSI
Judul Penelitian : Pengembangan Kompor Batik Listrik Otomatis
Berbasis Mikrokontroller AT89S52 Dengan
Kontrol Sudut Fasa Pada Proses Pembuatan
Batik Tulis Tradisional
Kode/Nama Rumpun Ilmu : 451 / Teknik Elektro
Ketua Peneliti
a. Nama Lengkap : I Gede Nurhayata, S.T., M.T. b. NIDN : 0004047507 c. Jabatan Fungsional : Lektor d. Program Studi : Teknik Elektro e. Nomor Hp : 081.338489669 f. Alamat sure1 (email) : [email protected] Anggota Peneliti (1)
a. Nama Lengkap : Dr. I Gede Sudirtha,S.Pd,M.Pd b. NIDN : 0016067102 c. Perguruan Tinggi : Universitas Pendidikan Ganesha
Tahun Pelaksanaan : Tahun ke -1 dari rencana 2 Tahun
Biaya Tahun Berjalan : Rp. 12.500.000,-
Singaraja, 31 Oktober 2018
Mengetahui Ketua Peneliti
Dekan Fakultas Teknik Kejuruan
Dr. I Gede Sudirtha, S.Pd.,M.Pd. I Gede Nurhayata,S.T.,M.T.
NIP. 197106161996021001 NIP. 197504042002121001
Mengetahui
Ketua LPPM Undiksha
Prof. Dr. I. Gede Astra Wesnawa,M.Si
NIP. 196204251990031002
mailto:[email protected]
iii
PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat-Nya
maka penyusunan laporan penelitian tahunan Hibah Bersaing Institusi tahun pelaksanaan
2018 dengan judul “ Pengembangan Kompor Batik Listrik Otomatis Berbasis
Mikrokontroller AT89S52 dengan Kontrol Sudut Fasa Pada Proses Pembuatan Batik
Tulis Tradisional “ , dapat diselesaikan tepat waktunya.
Laporan penelitian ini memaparkan kegiatan yang telah dilakukan selama proses
penelitian dan hasil penelitian yang sudah dicapai. Kegiatan penelitian ini bertujuan
mengembangkan kompor batik listrik otomatis sebagai pengganti kompor batik
tradisional dengan bahan bakar minyak tanah. Hasil yang dicapai dalam penelitian yakni
prototipe kompor batik listrik otomatis yang mampu mengatur kestabilan suhu cairan
malam selama proses pembuatan motif batik.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan penelitian ini masih terdapat
kekurangan. Oleh karena itu, segala kritik dan saran sangat kami harapkan demi
kesempurnaan laporan ini. Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak
yang telah membantu dalam proses penelitian ini.
Singaraja, 31 Oktober 2018
Peneliti
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vii
ABSTRAK viii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah 1
1.2 Rumusan Masalah 3
1.3 Tujuan Khusus 3
1.4 Urgensi Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Batik Tulis Tradisional 5
2.2 Kompor Batik Tradisional 6
2.3 Kompor Batik Listrik 8
2.4 Mikrokontroller AT89S52 9
2.5 Sensor Suhu LM 35 10
2.6 Kontrol Sudut Fasa 11
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Rancangan Penelitian 13
3.2 Lokasi Penelitian 24
3.3 Subjek dan Objek Penelitian 24
3.4 Metode Pengumpulan Data 24
3.5 Analisis Data 25
BAB 4. HASIL PENELITIAN
4.1 Hasil Penelitian 26
4.2 Pembahasan 31
v
BAB 5. PENUTUP
5.1 Simpulan 26
5.2 Saran
27
DAFTAR PUSTAKA 32
LAMPIRAN
01 : Foto Produk prototipe 34
02. : Artikel Publikasi 35
vi
DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pembuatan batik tulis tradisional 5
Gambar 2.2. Kompor batik dengan arang kayu bakar 6
Gambar 2.3. Kompor batik minyak tanah 7
Gambar 2.4. Kompor Batik Listrik 8
Gambar 2.5. Hardware dan Arsitektur Mikrokontroller 9
Gambar 2.6. Sensor suhu LM 35 10
Gambar 2.7. Karakteristik sensor suhu LM 35 11
Gambar 2.8. Kontrol sudut fasa beban resistip 11
Gambar 2.9. Grafik tegangan keluaran terhadap sudut fasa 12
Gambar 3.1. Kompor listrik dengan pengaturan manual 14
Gambar 3.2. Kompor listrik dengan pengaturan otomatis 14
Gambar 3.3. Model prototipe kompor batik listrik otomatis 15
Gambar 3.4. Diagram blok sistem kontrol pemanas pada kompor
batik listrik otomatis berbasis mikrokontroller AT89S52 16
Gambar 3.5. Rancangan perangkat keras sistem kontrol kompor batik
listrik otomatis 18
Gambar 3.6. Algoritma membaca data suhu dan menampilkan pada LCD 19
Gambar 3.7. Algoritma pengaturan sudut fasa triac 22
Gambar 3.8. Algoritma program pengatur suhu dengan kontrol PID 23
Gambar 4.1. Desain prototipe kompor batik listrik otomatis 26
Gambar 4.2. Desain Sistem kontrol suhu kompor batik listrik otomatis 27
Gambar 4.3. Kinerja rangkaian sinkronisasi 28
Gambar 4.4. Kinerja program pembacaan suhu 28
Gambar 4.5. Kinerja kontrol sudut fasa 29
Gambar 4.6. Grafik kontrol suhu pada kompor batik listrik. 30
viii
Pengembangan Kompor Batik Listrik Otomatis Berbasis
Mikrokontroller AT89S52 Dengan Kontrol Sudut Fasa
Pada Proses Pembuatan Batik Tulis Tradisonal
Oleh
I Gede Nurhayata, I Gede Sudirtha
Abstrak
Pengaturan panas pada kompor tradisional berbahan bakar minyak tanah
tidak dapat mengatur suhu malam batik agar stabil selama proses pembuatan batik
tulis. Panas yang berlebih mengakibatkan cairan malam terlalu encer dan menetes
pada ujung canting sehingga mempengaruhi kualitas goresan malam pada kain
batik. Umumnya proses meniup ujung canting selalu dilakukan untuk memperoleh
suhu yang diinginkan. Hal ini tentu sulit bagi pemula khususnya mahasiswa PKK
Undiksha yang belum terampil sehingga kualitas batik menjadi kurang
memuaskan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dalam penelitian ini
bertujuan mengembangkan sebuah kompor batik listrik yang mampu mengatur
kestabilan suhu malam secara otomatis dengan metode kontrol sudut fasa berbasis
mikrokontroller AT89S52. Dalam penelitian ini menerapkan metode penelitian
pengembangan yang meliputi desain kompor batik listrik, perangkat hardware
dan software. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh prototipe kompor batik listrik
yang mampu mengatur suhu cairan malam tetap stabil secara otomatis sehingga
karakteritiknya dapat dipertahakan selama proses pembuatan motif batik.
Kata kunci : mikrokontroller,kompor batik, kontrol sudut fasa
ix
Development of Automatic Electric-Based Batik Stove
AT89S52 Microcontroller With Phase Angle Control
In the Process of Making Traditional Batik
By
I Gede Nurhayata, I Gede Sudirtha
Abstract
The heat setting on traditional kerosene-fired stoves cannot regulate the
temperature of malam batik to be stable during the process of making batik.
Excessive heat causes the malam liquid to be too runny and dripping on the
canting end so that it affects the quality of the malam scratches on batik cloth.
Generally the process of blowing the canting tip is always done to obtain the
desired temperature. This is certainly difficult for beginners, especially Undiksha
PKK students who are not yet skilled so the quality of batik becomes less
satisfying. To overcome this problem, in this study aims to develop an electric
batik stove that is able to regulate the stability of the malam temperature
automatically with the AT89S52 microcontroller based phase angle control
method. In this study, the development research method was applied which
included the design of electric batik stoves, hardware and software devices. Based
on the results of the study obtained a prototype of an electric batik stove that is
able to regulate the temperature of the malam fluid remains stable so that its
characteristics can be maintained during the process of making batik motifs.
Keywords: microcontroller, batik stove, phase angle control
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Batik merupakan salah satu warisan budaya daerah bangsa Indonesia.
Penggunaan batik saat ini semakin banyak diminati oleh masyarakat sehingga
banyak daerah-daerah kini mulai ikut memproduksi batik, seperti daerah Sumatera
Barat dan Kalimantan Utara. Penjualan batik di pasar dalam negeri mampu
melampaui hasil ekspor batik Indonesia pada tahun 2013 sekitar Rp 3 triliun
dengan tujuan ekspor terbesar adalah Amerika, Jerman dan Korea (Harian Suara
Merdeka, 2013). Hal ini menunjukkan bahwa prospek usaha batik di Indonesia
sangat besar peminatnya sehingga setiap pengusaha batik harus mampu
meningkatkan kualitas produknya baik dari segi variasi desain motif hingga
proses produksinya. Melihat peluang usaha batik yang sangat postitip tersebut,
salah satu program studi di Universitas Pendidikan Ganesha (Undiksha) yakni
program studi tata busana pada jurusan Pendidikan Kesejahtraan Keluarga (PKK)
ikut berperan aktif dengan memberikan pengetahuan dan keterampilan di bidang
batik tulis tradisional untuk meningkatkan kualitas lulusannya.
Dalam proses pembelajaran pembuatan batik tulis tradisional, mahasiswa
PKK Undiksha masih menggunakan kompor batik tradisonal dengan bahan bakar
minyak tanah. Kompor tersebut berfungsi sebagai pemanas untuk mencairkan
malam atau lilin batik sehingga mudah ditampung pada alat canting. Karena suhu
lilin malam yang terlalu panas hingga cair maka terjadi tetesan di ujung canting.
Akibatnya cairan malam tidak dapat secara langsung digoreskan pada kain batik.
Oleh karena itu, ujung canting harus ditiup untuk menurunkan suhunya agar
mencapai kekentalan yang diinginkan. Permasalahannya adalah dalam proses
pembelajaran batik tulis tradisional menggunakan kompor minyak, ternyata
banyak mahasiswa yang mengalami kesulitan dalam mengatur suhu malam yang
tepat dengan aktivitas meniup canting. Akibatnya proses belajar menjadi lambat
dan kualitas hasil kerja kurang memuaskan.
2
Kelemahan lain dari kompor batik tradisional yakni ketersediaan bahan
bakar minyak tanah kini sudah semakin langka dan harganya pun semakin mahal
sehingga berdampak pada biaya produksi batik. Karena panas pada kompor
minyak tidak dapat diatur maka terjadi penguapan terhadap cairan malam dan
kualitas malam menjadi menurun. Disamping itu, penggunaan kompor minyak
akan menimbulkan polusi udara berupa asap yang dapat mengganggu kesehatan,
dan mengakibatkan permukaan wajan menjadi kotor.
Dengan beberapa kelemahan dan dampak yang dihasilkan dari
penggunaan kompor batik tradisional tersebut kini dipasaran sudah banyak yang
mengembangkan kompor batik listrik sebagai pengganti kompor batik tradisional.
Penggunaan kompor batik listrik mampu mengatasi dampak pada kompor batik
tradisional yakni lebih bersih karena tidak menimbulkan asap dan wajan tidak
kotor. Namun beberapa pembatik tidak mau beralih menggunakan kompor batik
listrik karena beberapa alasan, salah satunya takut kesetrum karena alat yang ada
tidak dilengkapi dengan sistem pengaman. Kompor batik listrik, saat ini belum
dilengkapi dengan pengatur suhu otomatis untuk mencegah terjadinya panas lebih
sehingga hasil pembatikan menjadi kurang bagus. Selain itu lilin batik atau malam
cepat menguap yang dapat membahayakan pengrajin itu sendiri dan alat yang ada
juga membutuhkan daya besar menggunakan elemen kompor listrik sehingga
kurang ekonomis.
Berdasarkan beberapa kekurangan yang masih ada pada kompor batik
listrik di pasaran maka dalam penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan
kompor batik listrik otomatis dengan fokus pada pengaturan suhu cairan malam
secara otomatis berbasis mikrokontroller sehingga memudahkan dalam proses
pembuatan batik tulis tradisional. Elemen panas yang digunakan pada kompor
batik listrik yang di pasaran menggunakan elemen filamen terbuka sehingga
mudah mengalami kerusakan akibat terkena cairan malam yang tercecer dan
rawan kesetrum jika terjadi kontak fisik. Untuk mengatasi hal itu, dalam
pengembangan ini akan menggunakan elemen panas tertutup sehingga lebih awet
dan mudah dibersihkan jika terkena ceceran malam. Kontrol daya panas pada
elemen pemanas dalam penelitian ini menggunakan metode kontrol sudut fasa
berbasis mikrokontroller sehingga pengaturan suhunya menjadi lebih stabil dan
3
ekonomis. Dari upaya pengembangan yang akan dilakukan diharapkan minat
masyarakat dalam proses pembuatan batik tulis tradisional semakin tinggi dan
kualitas hasil produk batik tulis tradisional menjadi lebih baik.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan tersebut di atas, maka rumusan masalah
penelitian ini adalah bagaimana mengembangkan kontrol sudut fasa berbasis
mikrokontroller AT89S52 untuk mengatur suhu pada kompor batik listrik secara
otomatis sehingga dapat menjaga kestabilan cairan malam ?
1.3. Tujuan Khusus Penelitian
Tujuan khusus penelitian ini adalah untuk mengembangkan kompor batik
listrik otomatis dengan metode kontrol sudut fasa berbasis mikrokontroller
sehingga suhu cairan malam stabil selama proses pembuatan batik tulis
tradisional.
1.4. Urgensi Penelitian
Kualitas produk batik tulis tradisional sangat dipengaruhi oleh sarana yang
tepat salah satunya penggunaan kompor batik untuk mencairkan lilin malam.
Penggunaan kompor batik tradisional dengan bahan bakar minyak tidak dapat
menghasilkan suhu cairan malam yang diinginkan. Oleh karena itu pengaturan
suhunya harus dilakukan secara manual dengan meniup ujung canting. Proses ini
hanya dapat dilakukan oleh pengrajin batik profesional, sementara sebagai pemula
banyak mahasiswa masih mengalami kesulitan. Beberapa pengrajin batik
profesional masih belum siap beralih menggunakan kompor batik listrik yang
sudah beredar di pasaran, sebagai solusi atas kelemahan dari kompor batik
tradisional, karena faktor keamanan dan ekonomis masih menjadi pertimbangan.
Oleh karena itu, dalam penelitian ini perlu mengembangkan inovasi pada kompor
batik listrik untuk meningkatkan minat pengrajin batik profesional maupun
mahasiswa pemula untuk beralih menggunakan kompor batik listrik sehingga
dapat membantu mempercepat proses membuat batik tulis tradisonal.
4
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diperoleh dari hasil pengembangan terhadap kompor
batik listrik otomatis berbasis mikrokontroller adalah sebagai berikut :
a) Aspek pengetahuan, dapat menambah wawasan dalam pengembangan
ilmu dibidang rekayasa teknologi kompor batik tradisional dengan sistem
kendali otomatis berbasis mikrokontroller.
b) Aspek budaya, dapat meningkatkan budaya kerja yang bersih dan hemat
sehingga menghasilkan produk berkualitas sesuai kebutuhan pasar.
c) Aspek ekonomi, dapat menekan biaya produksi karena menggunakan
energi listrik yang lebih hemat dibandingkan bahan bakar minyak tanah
yang semakin mahal dan langka. Disamping itu, dapat meningkatkan
usaha batik tulis tradisional dengan proses dan kualitas yang lebih
bersaing.
d) Aspek sosial, dapat meningkatkan minat masyarakat untuk melestarikan
budaya batik tradisional sehingga mampu meningkatkan keterserapan
tenaga kerja di bidang usaha batik tradisional.
e) Aspek lembaga, dapat meningkatkan persaingan perguruan tinggi dalam
hal inovasi hasil penelitian baik di tingkat nasional maupun internasional
dalam mencetak sumber daya manusia yang unggul, berkualitas dan
berkarakter.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Batik Tulis Tradisional
Dalam bahasa Jawa kata batik berasal dari kata “ambatik” yaitu kata
“amba” yang berarti menulis dan kata “tik” yang berarti titik kecil, tetesan atau
membuat titik (H. Solichul Hadi : 2014). Jadi batik memiliki arti menulis atau
melukis. Pada dasarnya, batik termasuk salah satu jenis seni lukis. Bentuk-bentuk
yang dilukiskan diatas kain tersebut disebut dengan ragam hias. Ragam hias yang
terdapat pada batik pada umumnya berhubungan erat dengan beberapa faktor,
antara lain letak geografis, adat istiadat, dan kondisi alam.
Menurut Encus Dyah Ayou Moerniwati (dalam Soemarjadi dkk (2001:
136) berpendapat bahwa batik tulis adalah batik yang dibuat dengan cara
menerakan malam pada motif yang telah dirancang dengan menggunakan canting
tulis. Cara ini dilakukan untuk semua pemberian motif. Malam atau lilin batik
berfungsi sebagai bahan perintang warna. Pada dasarnya batik tulis adalah suatu
teknik pembuatan gambar pada permukaan kain dengan cara menutup bagian -
bagian tertentu dengan menggunakan bahan malam atau lilin dan alat canting.
Gambar 2.1. Pembuatan batik tulis tradisional
6
2.2. Kompor Batik Tradisional
Dalam proses pembuatan batik tulis tradisional membutuhkan bahan-
bahan dan beberapa peralatan secara khusus. Kompor batik merupakan salah satu
peralatan dalam proses membatik yang berfungsi sebagai pemanas untuk
mencairkan malam atau lilin batik pada wajan sebelum ditampung pada alat
canting.
Pada masa lalu para pengrajin batik menggunakan “Anglo” seperti tampak
pada Gambar 2.2, karena membatik biasanya menggunakan peralatan yang
sifatnya tradisional. Anglo terbuat dari tanah liat berfungsi sebagai alat pemanas
lilin batik atau malam. Penggunaan anglo membutuhkan arang kayu bakar untuk
membuat api sebagai sumber panas sehingga dibutuhkan kesabaran dan
ketelatenan untuk menjaga nyala api agar api tetap stabil.
Gambar 2.2. Kompor batik dengan arang kayu bakar (Anglo)
Pengrajin batik sekarang lebih suka menggunakan kompor, alasannya penggunaan
kompor lebih mudah dikendalikan dari pada penggunaan anglo (Kurniadi, 1996:
19). Sebagai pengganti arang kayu bakar maka digunakan kompor batik dengan
bahan bakar dari minyak tanah seperti tampak pada gambar 3. Pada kompor batik
minyak tanah memiliki sumbu kain untuk menyalurkan minyak tanah ke atas
perapian dan sekaligus berfungsi mengatur besar kecilnya nyala api sehingga
nyala api dapat dijaga tetap stabil.
7
Gambar 2.3. Kompor batik minyak tanah
Dulu harga minyak tanah masih murah, namun kini keberadaan minyak tanah
sudah semakin langka dan harganya pun sangat mahal. Dengan kondisi tersebut
biaya produksi batik tulis dengan kompor minyak tanah menjadi lebih mahal bila
dibandingkan dengan penggunaan anglo. Bila dilihat dari panas yang
dihasilkannya maka kompor minyak tanah mampu menghasilkan panas yang
lebih sempurna sehingga lebih irit pengggunaan bahan bakarnya dibandingkan
dengan anglo. Namun demikian panas yang dihasilkan untuk mencairkan malam
tidak dapat dikontrol dengan tepat untuk menghasilkan suhu malam yang
diinginkan. Malam yang dipanaskan dengan kompor minyak tanah sepenuhnya
mencair dengan suhu yang cukup tinggi sehingga pada ujung canting terjadi
tetesan malam. Karena kondisi malam yang terlalu encer, sebelum malam dapat
digoreskan pada kain maka cairan malam pada canting harus didinginkan dengan
cara meniup unjung canting sehingga tercapai suhu yang diinginkan.
Pekerjaan meniup ujung canting dalam proses pengaturan suhu malam
tentunya hanya dapat dilakukan oleh tenaga terampil yang profesional yang sudah
berpengalaman mengetahui suhu dan tingkat kekentalan malam yang tepat
sehingga untuk para pemula akan cukup kesulitan. Oleh karena itu, bagi pemula
dimana proses belajar membatik dengan menggunakan kompor minyak tanah
pada dasarnya adalah belajar mengatur suhu canting dengan cara meniup sehingga
dapat mengetahui suhu yang tepat dengan melihat hasil goresannya pada kain.
8
2.3. Kompor Batik Listrik
Tidak sedikit dari mereka yang baru belajar dalam proses batik tulis
tradisional dengan kompor batik minyak tanah gagal dalam mengatur suhu cairan
malam sehingga waktu pengerjaannya menjadi kurang lancar dan bahkan motif
yang dibuat menjadi rusak tidak sesuai harapan. Berawal dari kelemahan pada
kompor minyak tanah dengan penggunaan bakan bakar minyak tanah yang
semakin langka dan mahal serta pengaturan panas api yang tidak dapat dikontrol
sehingga malam terlalu cair maka banyak pengrajin batik beralih menggunakan
kompor batik dengan sumber panas dari listrik seperti tampak pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Kompor Batik Listrik
Kompor batik listrik merupakan sebuah kompor yang menggunakan
tenaga listrik untuk menghasilkan panas dalam mencairkan malam. Pada kompor
batik listrik terdapat sebuah elemen pemanas berupa kawat filamen yang akan
berpijar ketika dialiri dengan arus listrik. Panas yang dihasilkan kompor listrik ini
bergantung pada nilai arus yang mengalir ke kawat filamen sehingga panasnya
dapat diatur dengan mengatur nilai arus listriknya. Saat ini pengaturan panas
kompor batik listrik yang banyak beredar di pasaran masih dilakukan secara
manual melalui sebuah tombol putar seperti pada gambar di atas. Melalui tombol
tersebut pengrajin batik dapat mengatur panas pada elemen pemanas sehingga
diperoleh suhu yang diinginkan.
Kelemahan dari kompor batik listrik ini adalah menggunakan elemen
kawat filamen yang terbuka sehingga dapat mengalami kerusakan jika tertumpah
cairan malam. Antara elemen pemanas dengan wajan terdapat jarak ruang udara
9
sehingga efisiensi penyaluran panasnya tidak maksimal. Pengaturan panas yang
dihasilkan secara manual masih terbatas pada pengaturan panas pada kawat
filamen sehingga pengaturan suhunya pada wajan tidak mencerminkan suhu
cairan malam yang diinginkan. Selain kelemahan tersebut, kompor batik listrik
menggunakan kawat filamen yang biasa digunakan untuk kompor listrik yang
membutuhkan daya listrik cukup besar sehingga banyak pengrajin batik yang
belum tertarik menggunakan kompor batik listrik dengan alasan boros listrik.
Oleh karena itu, kompor batik listrik ini masih memiliki banyak kelemahan
sehingga dalam penelitian ini perlu untuk mengembangkannya dengan berfokus
pada suhu malam yang diinginkan pada wajan sehingga pengrajin mudah
menggoreskan cairan malam dengan suhu yang tepat ke kain.
2.4. Mikrokontroller AT89S52
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol
rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program didalamnya.
Mikrokontroler AT89S52 merupakan sebuah sistem mikroprosseor lengkap yang
terkandung di dalam sebuah chip yang mempunyai masukan dan keluaran serta
kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus secara khusus (Benny,
2012). Mikrokontroller memiliki kemasan 40 pin dengan arsitektur seperti pada
Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Hardware dan Arsitektur Mikrokontroller AT89S52
( Rachmad Setiawan,2006).
10
Beberapa kelebihan yang diperoleh sistem dengan pengendalian berbasis
mikrokontroler AT89S52 adalah :
Proses kerja sistem kendali dilakukan sepenuhnya oleh mikrokontoler
dengan menggunakan bahasa pemograman assembly. Apabila terjadi
perubahan terhadap proses kerja sistem maka cukup hanya dengan
mengubah bahasa pemrogramannya saja.
Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan
I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga
mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja
secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem.
Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan
memori dan I/O yang mampu berinteraksi dengan perangkat luar sesuai
kebutuhan sistem.
Harga mikrokontroller ini lebih murah dan mudah didapat dibanding
dengan mikrokontroller lain
2.5. Sensor Suhu LM 35
Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi National
Semikonduktor yang berfungsi untuk mengetahui temperatur suatu objek atau
ruangan dalam bentuk besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 ini dapat mengubah
perubahan temperatur menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor
suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dengan konsumsi arus
sebesar 60 µA saat beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 seperti tampak
pada Gambar 2.6 (Texas Instruments, LM 35).
Gambar 2.6. Sensor suhu LM 35
https://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjA--Xkvf7XAhUI6Y8KHXhMCGgQFgguMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.ti.com%2Flit%2Fds%2Fsymlink%2Flm35.pdf&usg=AOvVaw14yEOXicIjCIWMnRa9IhkJ
11
Sensor suhu LM 35 memiliki karakteristik secara linier antara suhu yang
diukur dengan tegangan keluarannya seperti diperlihatkan pada Gambar 2.7.
Tegangan keluarannya linier terhadap perubahan suhu dengan konstanta kenaikan
suhu 10 mV/0C Disamping itu komponen ini memiliki batas jangkauan
pengukuran suhu maksimum 175 derajat Celcius sehingga sangat sesuai
digunakan dalam penelitian pengembangan kompor batik listrik ini.
Gambar 2.7 Karakteristik sensor suhu LM 35
2.6. Kontrol Sudut Fasa
Kontrol sudut fasa merupakan salah satu metode dalam pengaturan
tegangan keluaran dari sumber tegangan bolak-balik. Dalam metode ini variasi
tegangan keluaran diperoleh dengan melakukan pengaturan sudut fasa penyalaan
thyristor pada setiap setengah periode gelombang sumber tegangan bolak-balik
seperti tampak pada Gambar 2.8. (Muhhamad H. Rasyid: 2014)
Gambar 2.8. Kontrol sudut fasa beban resistip
12
Hubungan antara tegangan keluaran efektif dengan sudut fasa penyalaan thyristor
pada beban resistip dinyatakan persamaan : (Robert W. Erickson, 2001)
𝑉𝑜 = 𝑉𝑚2
2𝜋 𝜋 − 𝛼 +
1
2𝑠𝑖𝑛2𝛼
2
dimana :
Vo = tegangan keluaran efektif
Vm= tegangan maksimum sumber
= sudut fasa penyalaan
dari persamaan di atas dapat diketahui bahwa semakin besar sudut penyalaan
thyristor maka semakin kecil tegangan keluaran efektifnya. Bila persamaan
tersebut dinyatakan dalam grafik akan terlihat seperti tampak pada Gambar 2.9.
Dalam grafik tersebut perubahan sudut penyalaan thyristor memberikan
perubahan tegangan keluaran yang mendekati linier. Dengan grafik tersebut maka
pengaturan tegangan elemen pemanas pada kompor batik listrik sangat sesuai
dikontrol dengan metode pengaturan sudut fasa.
daerah linier
Sudut fasa
Te
ga
ng
an
ke
lua
ran
Gambar 2.9. Grafik tegangan keluaran terhadap sudut fasa
13
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Rancangan Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian riset terapan untuk menguji dan
menerapkan teori dengan mengembangkan serta menghasilkan produk sehingga
dapat memecahkan persoalan secara nyata. Dalam riset pengembangan atau
Research and Development (R & D) bertujuan untuk mengembangkan, menguji
kemanfaatan dan efektivitas produk (model) yang dikembangkan, baik produk
teknologi, material, organisasi, metode, alat-alat dan sebagainya. Secara umum,
riset pengembangan mencakup langkah-langkah pengembangan dan pengujian
produk sebagai berikut:
a. melakukan kajian, baik secara teori maupun produk sejenis yang sudah ada,
untuk menghasilkan produk baru yang ”lebih baik”
b. mengembangkan prototipe produk baru
c. melakukan uji terhadap produk yang telah dikembangkan, baik melalui ahli,
pengguna maupun kemanfaatan.
d. merevisi produk berdasarkan hasil uji produk tersebut
e. melakukan uji ulang produk yang telah diperbaiki; dan
f. merumuskan produk akhir, dan panduan penggunaannya
Berdasarkan langkah pengembangan pertama di atas telah dilakukan suatu kajian
literatur terhadap keberadaan produk sejenis yang akan dikembangkan. Dari hasil
kajian diperoleh bahwa kompor batik listrik sudah mulai banyak digunakan untuk
menggantikan kompor batik tradisional. Semua kompor batik listrik
menggunakan komponen yang sama sebuah elemen pemanas sebagai sumber
penghasil panas untuk memanaskan wajan. Setiap kompor batik listrik
menggunakan elemen pemanas dengan daya listrik yang bervarias sesuai dengan
kebutuhan pengguna. Umumnya semua kompor batik listrik dilengkapi dengan
14
alat kontrol panas elemen sehingga dapat mengatur panas cairan malam sesuai
kebutuhan. Namun pengaturan panas dari elemen pemanas tersebut masih
dilakukan secara manual untuk memperoleh temperatur suhu yang stabil.
Gambar 3.1. Kompor listrik dengan pengaturan manual
Hasil kajian pasar dari beberapa produk kompor batik listrik dengan
pengaturan manual diperlihatkan pada gambar 3.1. Tampak pada gambar tersebut
terdapat sebuah tombol manual untuk mengatur temperatur elemen pemanas
sesuai kebutuhan. Kelemahan dari produk ini yakni dengan pengaturan manual
diperlukan pengetahuan tentang temperatur suhu pemanas yang tepat agar
dihasilkan pencairan malam dengan baik. Dengan pengatur manual ini, pengrajin
akan melakukan beberapa kali pengaturan sampai diperoleh pengaturan yang
diinginkan. Tentunya ini hanya dapat dilakukan oleh pengrajin yang prosesional.
Gambar 3.2. Kompor listrik dengan pengaturan otomatis
Disamping itu, dipasaran juga ditemukan bebarapa jenis kompor batik
listrik yang sudah dilengkapi pengaturan suhu pemanas secara otomatis. Hal ini
15
dari segi harga jelas lebih mahal dibandingkan dengan pengaturan manual.
Kelebihan produk ini yakni tidak lagi diperlukan pengaturan suhu oleh pengrajin,
karena temperaturnya sudah ditentukan oleh produsennya. Dengan demikian
produk ini sangat sesuai digunakan oleh pengrajin yang tidak profesional ataupun
para pemula. Adapun kelemahan dari kompor batik listrik ini adalah proses
pencairam bahan malam sampai mencair secara menyeluruh membutuhkan waktu
cukup lama yakni sekitar 30 menit . Hal ini disebabkan oleh daya pemanas yang
digunakan cukup rendah maksimum 120 Watt. Disamping itu, sistem kontrol
panasnya menerapkan metode kontrol on/off. Dengan metode kontrol ini elemen
pemanas akan sering mengalami putus hubung aliran listrik ketika sudah
mencapai suhu yang diinginkan. Hal ini dapat mengakibatkan umur filamen
menjadi pendek dan kualitas filamen menurun yang disebabkan oleh arus start
yang tidak konstan sehingga diperlukan perawatan secara berkala untuk
penggantian elemen pemanas. Berdasarkan kajian produk kompor batik listrik di
atas maka dalam penelitian ini akan mengembangkan kompor batik listrik
otomatis yang mampu menghasilkan waktu proses pencairan malam lebih cepat
dan mampu mempertahankan kualitas elemen pemanas sehingga lebih awet serta
mampu menghemat pemakaian daya listrik. Dengan pengembangan ini
diharapkan dapat meningkatkan kualitas produksi batik tradisional sehingga
mampu bersaing di pasaran.
Adapun model prototipe kompor batik listrik otomatis yang akan
dikembangkan diperlihatkan pada gambar 3.3. Pada model tersebut hanya
dilengkapi tombol power dan display suhu aktual , sedangkan pengaturan kontrol
suhu dilakukan secara otomatis oleh rangkaian kontrol.
Gambar 3.3. Model prototipe kompor batik listrik otomatis
16
Prototipe kompor batik listrik otomatis ini menggunakan bahan tripleks
dengan ketebalan 1 cm untuk pembuatan desain kotak panelnya. Pada bagian
tengah dibuat lubang untuk menempatkan wajan berbahan stainless steel dengan
diameter 18 cm. Elemen pemanas yang digunakan dipilih berdaya 300 Watt yang
bertujuan untuk mempercepat waktu proses pencairan malam secara merata.
Elemen pemanas berupa elemen yang biasa digunakan pada rice cooker atau pada
teko listrik . Pada panel hanya dilengkapi tompbol power dan display suhu
sedangkan pengaturan panas elemen pemanas dilakukan secara otomatis melalui
rangkaian kontroller yang digambarkan dengan diagram blok seperti pada gambar
3.4.
Gambar 3.4. Diagram blok sistem kontrol pemanas pada kompor batik listrik
otomatis berbasis mikrokontroller AT89S52.
Deskripsi :
Ketika catu daya dihidupkan, sensor suhu LM 35 akan mendeteksi nilai
temperatur dari wajan yang menampung malam batik. Keluaran suhu dari sensor
LM 35 masih berupa data analog. Supaya data suhu tersebut dapat dibaca oleh
mikrokontroller maka perlu dikonversi dengan komponen ADC 0804 untuk
mengubahnya menjadi data digital. Mikrokontroller menampilkan suhu aktual
pada layar LCD sehingga dapat diketahui suhu pada wajan. Setelah mengetahui
suhu aktual, mikrokontroler menghitung besarnya penyimpangan suhu antara
suhu referensi dengan suhu aktual. Nilai error sebagai ukuran perbedaan suhu
17
tersebut digunakan oleh mikrokontroller untuk menentukan nilai parameter
kendali dengan metode PID yang selanjutnya digunakan untuk menentukan
besarnya sudut fasa yang harus diberikan ke triac. Sinyal kendali yang diterima
triac dalam nilai sudut fasa akan menentukan besarnya daya listrik yang harus
diberikan ke elemen pemanas, dan pemanas memberikan panasnya untuk
mengubah temperatur wajan. Apabila suhu wajan semakin meningkat maka daya
listrik yang diberikan ke elemen pemanas akan semakin kecil sampai akhirnya
suhu wajan tepat sama dengan suhu yang diinginkan maka daya listrik akan sama
dengan nol. Dengan metode kontrol ini, elemen pemanas akan lebih awet karena
mendapat arus yang stabil sehingga umur gunanya akan lebih lama dibandingkan
dengan kompor batik listrik yang sudah ada dipasaran.
Berdasarkan deskripsi di atas , maka untuk mengembangkan sistem
kontrol tersebut membutuhkan rancangan perangkat keras (hardware) dan
perangkat lunak. (software). Rancangan perangkat keras merupakan suatu
rangkaian fisik dari komponen-komponen sistem kontrol tersebut. Sedangkan
rancangan perangkat lunak merupakan suatu program yang ditanamkan pada
mikrokontroler selaku kontrol utamanya sehingga mampu mengatur dan
mengolah data untuk menghasilkan keluaran yang sudah ditentukan.
Pengembangan Perangkat Keras
Dalam pengembangan perangkat keras dibutuhkan pengetahuan mengenai
karakteristik setiap komponen sistem seperti karakteristik sensor suhu LM 35,
ADC 0804, mikrokontroller AT89S52, Triac, elemen pemanas, dan komponen
elektronika pasif dan aktif lainnya. Karakteristik komponen tersebut sudah
dijelaskan pada kajian pustaka. Berdasarkan diagram blok sistem di atas, maka
dapat dirancang rangkaian perangkat keras seperti pada gambar 3.5.
18
a). Rangkaian skematik
b) Rancangan Papan Rangkaian Tercetak (PCB)
Gambar 3.5. Rancangan perangkat keras sistem kontrol kompor batik listrik
otomatis berbasis mikrokontroller AT89S52
Pengembangan Perangkat Lunak
Perangkat keras yang sudah dikembangkan tidak akan dapat berfungsi jika
tidak didukung oleh perangkat lunak atau program yang ditanam pada
mikrokontroller AT89S52. Berdasarkan deskripsi sistem kontrol di atas
dibutuhkan tiga kinerja program yaitu :
19
a. Program pembacaan suhu dari sensor suhu LM 35
b. Program pengaturan sudut fasa penyulutan triac
c. Program pengaturan suhu dengan metode kontrol PID
Ketika program di atas dikembangkan, diawali dengan membuat algoritma
program dalam bentuk flowchart. Sebuah flowchart berfungsi untuk
menggambarkan kinerja program sehingga mudah dipahami.
Sensor LM 35 berfungsi untuk mengukur besaran suhu fisik dengan
keluaran berupa sinyal analog. Sensor ini digunakan untuk mengukur suhu aktual
cairan malam yang berada dalam wajan stainless. Karena sinyal keluarannya
masih berupa sinyal analog maka perlu diubah dengan komponen ADC 0804
sehingga diperoleh sinyal digital yang sesuai untuk data masukan bagi
mikrokontroller AT89S52. Setelah data masukan digital diterima maka perlu
dibuat program untuk menampilkan data tersebut ke layar LCD sehingga
pembacaan suhunya dapat diketahui. Pada gambar 3.6 memperlihatkan algoritma
program membaca data suhu pada ADC 0804 dan menampilkannya pada layar
LCD. Pada gambar sangat jelas langkah-langkah yang harus dikerjakan oleh
mikrokontroller mulai dari inisialisasi , pembacaan data ADC, konversi data ke
suhu dan perintah menampilkan data tersebut ke layar LCD.
Start
Inisialisasi LCD
dan register
Baca data ADC
Konversi data
ADC ke Suhu
Tampilkan Suhu
di LCD
Stop
Gambar 3.6. Algoritma membaca data suhu dan menampilkan pada LCD
20
Berdasarkan algoritma tersebut maka pengembangan program konversi data ADC
ke dalam bahasa assembly sebagai berikut :
konversi_ADC :
setb P3.1 ; RD =1
clr P3.2 ; WR =0
setb P3.2 ; WR dari 0 ke 1 (start konversi)
wait: jb P3.0,wait ; tunggu INTR = 0
clr P3.1 ; RD dari 1 ke 0 (baca data dari ADC)
mov suhu,P1
acall delay
setb P3.1 ; RD = 1
clr P3.2 ; WR = 0
ret
Untuk menampilkan suhu pada layar LCD dilakukan pengembangan program ke
dalam bahasa assembly sebagai berikut :
display_suhu:
mov A,#0C3h ; set alamat lcd baris 2
acall controlout ; kirim kontrol alamat
acall delay
mov A,R2 ; ambil data suhu
cjne A,#030h,dsh ;
mov A,#020h ; spasi kosong
dsh:
lcall dataout
acall delay
mov A,#0C4h
acall controlout
acall delay
mov A,R1
lcall dataout
acall delay
mov A,#0C5h
acall controlout
acall delay
mov A,R0
Lcall dataout
acall delay
Degree:
mov A,#0C6h
acall controlout
acall delay
21
mov A,#223 ; kode tanda derajat suhu
lcall dataout
acall delay
ret
Setelah pengembangan program pembacaan data suhu selesai, maka
dilanjutkan dengan pengembangan program pengaturan sudut fasa untuk
mengontrol triac. Dalam proses pengaturan sudut fasa pada dasarnya mengatur
waktu penyalaan triac dalam setengah periode gelombang sinusoida seperti telah
dijelaskan pada kajian pustaka. Penyalaan triac harus dilakukan pada waktu yang
tepat sehingga tegangan keluarannya stabil. Untuk itu diperlukan adanya sinyal
sinkronisasi yang digunakan sebagai titik awal perhitungan waktu penyalaan triac.
Dengan adanya sinyal sinkronisasi ini maka penyalaan triac tidak akan meloncat-
loncat dalam setengah periode gelombang sinus. Pengaturan waktu sudut
penyalaan triac memiliki rentang setengah periode gelombang sebesar 10 mS
yang mana sudut ini mewakili rentang sudut penyalaan triac maksimum 180
derajat. Untuk mengatur waktu penyalaan triac yang variabel dibutuhkan
pengendalian pewaktuan atau timer. Pada mikrokontroller AT89S52 memiliki dua
fasilitas timer yang digunakan untuk membangun pewaktuan tersebut.
Pada gambar 3.7 memperlihatkan algoritma pengaturan sudut fasa untuk
penyalaan triac. Pada gambar tersebut beberapa langkah yang dikerjakan oleh
mikrokontroller selaku pengatur sudut fasa yakni inisialisasi register sudut fasa,
pendeteksian sinyal sinkronisasi. Jika tidak ada sinyal sinkronisasi maka
mikrokontroller akan terus menunggu sampai diterima sinyal tersebut. Ketika ada
sinyal sinkronisasi , timer mulai diaktifkan untuk membangkitkan delay yang
lamanya ditentukan oleh parameter dari sinyal kontrol PID. Ketika delay sudah
habis, maka mikrokontroller akan membangkirkan pulsa trigger positip untuk
menyalakan triac sehingga daya listrik pada beban dapat dikontrol.
22
Start
Inisialisasi
register
pulse
sinkronisasi
?
N
Aktifkan delay
sudut fasa
Delay
habis
?
N
Aktifkan pulse
trigger
Y
Y
Kirim pulse triger
ke Triac
Stop
Gambar 3.7. Algoritma pengaturan sudut fasa triac
Berdasarkan algoritma di atas maka pengembangan program pengaturan sudut
fasa ke dalam bahasa assembly adalah sebagai berikut :
sudut_fasa:
mov sudut,yc ; masukkan sudut fasa sesuai nilai yc
jb P3.4,$ ; tunggu sinyal sinkronisasi
jnb P3.4,$ ; tunggu sinyal low ke high
acall alpha ; hitung periode sudut alpha
acall trigger ; kirim pulsa trigger ke triac
acall count ; cek penekanan tombol
ret
alpha:
mov A,#255
subb A,sudut
mov TH0,A
mov TL0,#239 ; d8ef
mov TMOD,#01h
clr TF0
setb TR0
ax6: nop
jbc TF0,ax5
sjmp ax6
ax5: ret
23
trigger:
setb P3.3 ; kirim pulsa trigger high
acall delay_100us ; pulsa trigger 0,1mS
clr P3.3 ; kirim pulsa trigger low
ret
Setelah program pembacaan suhu dan program pengaturan sudut fasa
dikembangkan sesuai algoritmanya, maka langkah selanjutnya adalah
mengembangkan program utama yaitu pengontrolan suhu pada elemen pemanas
sehingga diperoleh suhu yang stabil. Dalam pengontrolan suhu ini menggunakan
metode kontrol PID sehingga diperoleh respon yang lebih cepat dalam proses
pencairan malam serta lebih hemat pemakaian daya listrik. Dalam metode kontrol
PID, beberapa langkah yang harus dikerjakan oleh mikrokontroller agar dapat
berfungsi dengan baik yakni diawali dengan pembacaan suhu aktual pada wajan
untuk mengetahui suhu malam yang sebenarnya, kemudian menentukan nilai error
yang menyatakan besarnya penyimpangan atau selisih suhu aktual dengan suhu
yang sudah ditetapkan. Berdasarkan nilai error tersebut, dihitung besarnya
parameter kontroller PID untuk menentukan nilai sudut fasa yang harus dikirim ke
triac sehingga daya listrik yang dialirkan ke elemen pemanas sesuai dengan
besarnya error tersebut. Pada gambar 3.8 memperlihatkan algoritma program
pengaturan suhu dengan metode kontrol PID.
Start
Inisialisasi LCD
Setpoint suhu
Baca suhu actual
elemen pemanas
Hitung Error
Hitung
Parameter PID
Hitung sudut fasa
dan kirim ke triac
Kirim daya ke
elemen pemanas
StopProgram Kontrol
Suhu berbasis PID
Gambar 3.8. Algoritma program pengatur suhu dengan kontrol PID
24
Berdasarkan algoritma tersebut, maka dikembangkan program pengatur
suhu dengan kontrol PID ke dalam bahasa assembly sebagai berikut :
main:
acall konversi_ADC ; konversi data suhu analog ke digital
mov A,suhu ; ambil data suhu aktual
mov P0,A ; kirim data suhu ke PC
acall data_suhu ; menyimpan data suhu pada register
djnz temp,m1
acall data_ke_ASCII ; mengubah nilai data suhu ke format ASCII
acall display_suhu ; menampilkan nilai suhu pada layar LCD 8x2
acall display_yc
sjmp main
3.2. Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian dilakukan di Lab Elektronika dan Workshop 1 Jurusan
D3 Teknik Elektronika (TE) Undiksha Singaraja.
3.3. Subyek dan Obyek Penelitian
Subyek penelitian ini adalah kompor batik listrik otomatis dengan metode
kontrol sudut fasa berbasis mikrokontroller AT89S52. Objek penelitian adalah
desain perangkat keras (Hardware) dan perangkat lunak (Software) uterhadap
sistem kontrol sudut fasa untuk mengatur suhu tetap stabil secara otomatis pada
kompor batik listrik .
3.4. Metode Pengumpulan Data
Dalam penelitian ini, dilakukan pengujian terhadap kinerja perangkat keras
dan perangkat lunak pada sistem kontrol sudut fasa berbasis mikrokontroller
AT89S52. Pengumpulan data dilakukan melalui pengukuran parameter dengan
alat ukur voltmeter, dan osiloskop serta pengamatan langsung. Data yang
dikumpulkan meliputi data pembacaan suhu, data kinerja sinkronisasi, data kinerja
kontrol sudut fasa dan data kinerja pengendalian.
25
3.5. Analisis Data
Analisis data bertujuan untuk mengevaluasi hasil pengembangan
perangkat keras dan lunak berdasarkan data pengamatan. Analisis data dilakukan
secara kualitatif dan deskriptif. Analisis kualitatif digunakan untuk mengevaluasi
kinerja perangkat keras, sedangkan analisis deskriptif digunakan untuk
mengevaluasi kinerja sistem secara keseluruhan.
26
BAB IV
HASIL PENELITIAN
4.1. Hasil Penelitian
Berdasarkan pengembangan perangkat keras pada sistem kompor batik
listrik otomatis diperoleh hasil berupa prototipe seperti diperlihatkan pada gambar
4.1. Pada gambar terlihat desain tampak luar (a) dimana panel depan hanya
terdapat sakelar power dan display LCD untuk menampilkan suhu aktual.
Sedangkan pada tampak dalam (b) terlihat tata letak komponen perangkat keras
meliputi transformator catu daya, rangkaian kontrol, sensor suhu dan elemen
pemanas.
a). Desain tampak luar b). Desain tampak dalam
Gambar 4.1. Desain prototipe kompor batik listrik otomatis
27
Pada gambar 4.2. memperlihatkan hasil rancangan perangkat keras sistem
kontrol suhu kompor batik listrik otomatis berbasis mikrokontroller AT89S52
dengan metode kontrol sudut fasa. Pada gambar terlihat tata letak komponen
mikrokontroller, ADC 0804, sensor suhu LM 35, komponen sinkronisasi dan
komponen catu daya.
a) Rancangan PCB b). Desain PCB
Gambar 4.2 Desain Sistem kontrol suhu kompor batik listrik otomatis
Hasil Perangkat Lunak
Berdasarkan pada hasil pengembangan perangkat keras dan lunak selama
proses pelaksanaan penelitian diperoleh hasil penelitian berupa kinerja dari
perangkat keras dan perangkat lunak serta kinerja keseluruhan dalam bentuk
prototipe sistem kontrol kompor batik listrik otomatis.
Adapun beberapa kinerja hasil penelitian dari perangkat keras dan lunak
yang sudah diuji secara teknis meliputi :
1 Kinerja rangkaian sinkronisasi
2 Kinerja program pembacaan suhu
3 Kinerja program kontrol sudut fasa
4 Kinerja program pengatur suhu dengan kontrol PID
28
A. Kinerja Rangkaian Sinkronisasi
Pada gambar 4.3 menunjukkan hasil kinerja rangkaian sinkronisasi yang
ditunjukkan dalam bentuk gelombang dengan menggunakan instrumen berupa
osiloskop digital. Pada gambar terlihat bahwa pulsa-pulsa sinkronisasi berupa
pulsa-pulsa negatip terjadi setiap periode setengah gelombang sinusoida dari
frekuensi jaringan listrik 50 Hz yakni sebesar 10 mS. Pulsa-pulsa ini terjadi tepat
pada titik persilangan nol dari gelombang sinusoida jaringan listrik. Dari tampilan
gelombang tersebut dapat dinyatakan bahwa bentuk sinyal sinkronisasi tersebut
sudah sesuai secara teori. Hal ini berarti rangkaian sinkronisasi sudah bekerja
dengan benar.
Gambar 4.3. Kinerja rangkaian sinkronisasi
B. Kinerja Program Pembacaan Suhu
Kinerja program pembacaan suhu bertujuan untuk mengetahui apakah
perangkat lunak sudah berfungsi dengan baik dalam menampilkan data suhu pada
layar lcd. Pada gambar 4.4 memperlihatkan hasil pembacaan suhu dan
menampilkan pada layar LCD untuk berbagai nilai sinyal kendali (yc).
Gambar 4.4 . Kinerja program pembacaan suhu
29
C. Kinerja Program Kontrol Sudut Fasa
Kinerja program kontrol sudut fasa bertujuan untuk mengetahui apakah
perangkat lunak sudah berfungsi dengan baik dalam menghasilkan sudut
pewaktuan untuk penyalaan triac. Sudut pewaktuan dikatakan baik jika memiliki
lebar waktu yang teratur pada posisi yang tetap sejak diterimanya sinyal
sinkronisasi. Pada gambar 4.5. memperlihatkan hasil kinerja program kontrol
sudut fasa untuk berbagai nilai sudut penyalaan .
Gambar 4.5. Kinerja kontrol sudut fasa
Pada gambar terlihat bahwa lebar sudut fasa selalu tetap, hal ini
menunjukkan bahwa pengaturan waktunya sudah bekerja dengan baik. Disamping
itu, sinyal sudut fasa selalu memulai ketika ada sinyal sinkronisasi sehingga
posisinya selalu stabil untuk memberikan sinyal kendali ke triac. Hal ini
menunjukkan bahwa program mampu mendeteksi adanya sinyal sinkronisasi
dengan baik dan menjaga posisi sudut penyalaan selalu tetap terhadap sinyal
sinkronisasi.
D. Kinerja Program Pengatur Suhu Otomatis dengan Kontrol PID
Kinerja program kontrol suhu otomatis berbasis kontrol PID bertujuan
untuk mengetahui apakah perangkat lunak sudah berfungsi dengan baik dalam
mengendalikan suhu elemen pemanas sehingga diperoleh temperatur cairan
malam yang stabil. Dalam pengujian ini, tidak dapat dilakukan dengan
mengamati perubahan suhu pada layar LCD karena tidak dapat mengukur laju
30
proses perubahan suhu dari elemen pemanas. Oleh karena itu diperlukan
visualisasi dalam bentuk grafik yang dapat diamati secara langsung pada layar
komputer. Pada gambar 4.6 memperlihatkan hasil pengujian program kontrol
suhu dengan metode kontrol PID.
Gambar 4.6 Grafik kontrol suhu pada kompor batik listrik.
Pada gambar terlihat suhu referensi (acuan) ditandai dengan garis
berwarna merah dengan nilai sebesar 80 0 C. Kemudian grafik dengan garis
warna biru menunjukkan nilai suhu aktual yang diukur dengan sensor LM 35 pada
wajan steinless. Bila dilihat pada grafik, suhu aktual bergerak dengan kondisi awal
30 derajat celsius dan mencapai suhu referensi dalam waktu 200 detik. Ketika hal
itu tercapai elemen pemanas langsung mati karena pada titik tersebut nilai sudut
penyalaannya paling maksimum 180 derajat sehingga daya listrik yang diserap
oleh elemen pemanas menjadi paling minim. Hal inilah yang menjadi alasan
mengapa dengan kontrol ini, terjadi penghematan daya listrik. Ketika suhu aktual
mencapai suhu referensi, ternyata suhunya masih bergerak naik karena adanya
pelepasan panas berlebih ke udara. Ketika panasnya mulai menurun, maka
terjadilah perubahan suhu di sekitar nilai suhu referensi. Hal ini menunjukkan
bahwa program telah bekerja dengan baik dan mampu menjaga suhu aktual
mendekati suhu referensi.
31
4.2. Pembahasan
Dari hasil pengujian perangkat keras dan perangkat lunak tampak bahwa
kinerja kedua perangkat tersebut telah bekerja sesuai rancangan. Rangkaian
sensor suhu telah berhasil mengidentifikasi nilai temperatur pada elemen pemanas
dengan menampilkan hasil pengukuran suhu pada lcd. Berdasarkan nilai
temperatur tersebut, mikrokontroller mengestimasi nilai error atau penyimpangan
yang terjadi antara suhu aktual dengan suhu acuan (yang diharapkan). Besarnya
nilai error digunakan untuk menentukan pengaturan tegangan pada elemen
pemanas dengan mengatur nilai sudut penyalaan thyristor (triac) sehingga
menghasilkan panas sesuai kebutuhan untuk mengkompensasi nilai error tersebut.
Dari grafik pada gambar 4.6, tampak bahwa pemanas dapat dikontrol sehingga
suhu aktual dapat mencapai suhu acuan. Dalam proses tersebut, suhu aktual
membutuhkan waktu untuk mencapai suhu acuan. Hal ini disebabkan karena
terjadi penyerapan panas oleh kondisi awal dari malam batik yang masih dingin.
Ketika suhu malam sudah mendekati nilai suhu acuan dan telah mencair secara
menyeluruh, tampak temperaturnya sudah cukup stabil disektiar nilai suhu acuan.
Dengan suhu cairan malam yang sudah sesuai maka aktifitas meniup ujung
canting tidak lagi perlu dilakukan dan langsung bisa digoreskan untuk membuat
motif batik tradisional.
32
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil pengembangan produk prototipe kompor batik listrik
otomatis berbasis mikrokontroller AT89S52 dengan metode kontrol sudut fasa
dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Pengembangan kompor batik listrik otomatis membutuhkan perangkat
keras dan perangkat lunak untuk pengaturan suhu berbasis mikrokontroller
AT89S52 dengan metode kontrol sudut fasa.
2. Kinerja perangkat keras dan lunak sudah berfungsi dengan baik sehingga
mampu mengontrol suhu cairan malam dengan stabil.
3. Suhu malam cair terbaik diperoleh pada nilai suhu 80 derajat Celsius
dimana pada kondisi tersebut cairan tidak menetes pada ujung canting
namun mudah digoreskan pada kain kerja.
5.2 Saran
Sistem kontrol kompor batik listrik ini sudah otomatis menjaga suhu
cairan malam tetap stabil. Namun masih perlu dikembangkan agar mampu
mendeteksi secara otomatis jenis malam yang digunakan, mengingat terdapat
perbedaan jenis malam dengan suhu kerja yang berbeda-beda dalam proses
pembuatan batik tulis.
33
DAFTAR PUSTAKA
Arif Hendra Nugraha. 2014. “Kompor Batik Listrik Otomatis Berbasis
Mikrokontroler ATMega8 Dengan Zero Crossing Detector” tersedia
http://etd.repository.ugm.ac.id/index.php?mod=penelitian_detail&sub=
PenelitianDetail&act=view&typ=html&buku_id=76822&obyek_id=4,
diakses pada 4 Nopember 2017
Atmel .2013,“8-Bit Microcontroller With 4K Bytes AT89S51 Datahseet”,
Tersedia pada http://www.atmel.com/images/doc2487.pdf. Diakses
pada 10 Oktober 2013.
H.Solichul Hadi, dkk. 2014. ”Sejarah dan Teknik Pembuatan Batik “, tersedia
http://shadibakri.uniba.ac.id/wp-content/uploads/2016/03/Sejarah-dan-
Proses-Batik-SMG.pdf diakses pada 4 Nopember 2017
Kurniadi, Edi. 1996. “Seni Kerajinan Batik”. Surakarta: SebelasMaret University
Press.
Muhhamad H. Rasyid. 2014. “Power Electronics: Circuits, Devices and
Applications (4rd Edition) “ tersedia pada
http://minitorn.tlu.ee/~jaagup/kool/java/kursused/15/robootika/elektriop
ik.pdf diakses pada 4 Nopember 2017
Rachmad Setiawan. 2006. “Mikrokontroller MCS-51”, Penerbit Graha Ilmu,
Yogyakarta.
RobertW Erickson. 2001. “Fundamentals of Power Electronics” , Kluwer
Academic Publishers, New York
Soemarjadi dkk. 2001. Pendidikan Keterampilan. Malang: Universitas Negeri
Malang.
“Spesifikasi Kompor Batik Tulis”, tersedia pada
https://intranet.batik.go.id/file_lampiran/media/SEKSI_ALIH_TEKNO
LOGI_DAN_INKUBASI.pdf diakses pada 4 Nopember 2017
Texas Instruments, LM 35 tersedia http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf
diakses pada 4 Nopember 2017
http://www.atmel.com/images/doc2487.pdfhttps://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjA--Xkvf7XAhUI6Y8KHXhMCGgQFgguMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.ti.com%2Flit%2Fds%2Fsymlink%2Flm35.pdf&usg=AOvVaw14yEOXicIjCIWMnRa9IhkJ
34
Lampiran : 01. Foto Produk
35
Lampiran : 02. Artikel Penelitian
PENGEMBANGAN KOMPOR BATIK LISTRIK OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52 DENGAN
KONTROL SUDUT FASA PADA PROSES PEMBUATAN BATIK TULIS TRADISIONAL
I Gede Nurhayata1), Gede Sudirtha 2) 1 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Kejuruan
,2 Program Studi PKK, Fakultas Teknik dan Kejuruan
Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja, Indonesia
email : [email protected],
Abstrak
Kompor batik listrik saat ini semakin diminati oleh pengrajin batik bila dibanding kompor batik tradisonal dengan bahan bakar minyak tanah yang semakin langka dan mahal. Permasalahan dari kompor batik listrik tersebut yakni pengaturan temperatur elemen pemanas masih manual untuk mengatur agar suhu malam tetap stabil. Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan kompor batik listrik otomatis dengan kontrol sudut fasa. Penelitian ini merupakan riset terapan dengan pengembangan sistem perangkat keras dan lunak. Hasil penelitian berupa prototipe kompor batik listrik otomatis dimana kompor ini mampu mengatur suhu malam tetap stabil sehingga lebih mudah dalam proses pembuatan batik tulis tradisonal. Kata kunci : mikrokontroller,kompor batik, kontrol sudut fasa
Abstract
Electric batik stoves are now increasingly in demand by batik craftsmen when compared to traditional batik stoves with kerosene fuel which is increasingly scarce and expensive. The problem of the electric batik stove is the temperature setting of the heating element is still manual to adjust the night temperature to remain stable. The purpose of this study was to develop an automatic electric batik stove with phase angle control. This research is applied research with the development of hardware and software systems. The results of the research were an automatic electric batik stove prototype where the stove was able to regulate the night temperature remained stable so that it was easier in the traditional batik making process. Keywords: microcontroller, batik stove, phase angle control
36
Pendahuluan Batik merupakan salah satu
warisan budaya daerah bangsa Indonesia. Penggunaan batik saat ini semakin banyak diminati oleh masyarakat sehingga banyak daerah-daerah kini mulai ikut memproduksi batik, seperti daerah Sumatera Barat dan Kalimantan Utara. Penjualan batik di pasar dalam negeri mampu melampaui hasil ekspor batik Indonesia pada tahun 2013 sekitar Rp 3 triliun dengan tujuan ekspor terbesar adalah Amerika, Jerman dan Korea (Harian Suara Merdeka, 2013). Hal ini menunjukkan bahwa prospek usaha batik di Indonesia sangat besar peminatnya sehingga setiap pengusaha batik harus mampu meningkatkan kualitas produknya baik dari segi variasi desain motif hingga proses produksinya. Melihat peluang usaha batik yang sangat postitip tersebut, salah satu program studi di Universitas Pendidikan Ganesha (Undiksha) yakni program studi tata busana pada jurusan Pendidikan Kesejahtraan Keluarga (PKK) ikut berperan aktif dengan memberikan pengetahuan dan keterampilan di bidang batik tulis tradisional untuk meningkatkan kualitas lulusannya
Dalam proses pembelajaran pembuatan batik tulis tradisional, mahasiswa PKK Undiksha masih menggunakan kompor batik tradisonal dengan bahan bakar minyak tanah. Kompor tersebut berfungsi sebagai pemanas untuk mencairkan malam atau lilin batik sehingga mudah ditampung pada alat canting. Karena suhu lilin malam yang terlalu panas hingga cair maka terjadi tetesan di ujung canting. Akibatnya cairan malam tidak dapat secara langsung digoreskan pada kain batik. Oleh karena itu, ujung canting harus ditiup untuk menurunkan suhunya agar
mencapai kekentalan yang diinginkan. Permasalahannya adalah dalam proses pembelajaran batik tulis tradisional menggunakan kompor minyak, ternyata banyak mahasiswa yang mengalami kesulitan dalam mengatur suhu malam yang tepat dengan aktivitas meniup canting. Akibatnya proses belajar menjadi lambat dan kualitas hasil kerja kurang memuaskan.
Kelemahan lain dari kompor batik tradisional yakni ketersediaan bahan bakar minyak tanah kini sudah semakin langka dan harganya pun semakin mahal sehingga berdampak pada biaya produksi batik. Karena panas pada kompor minyak tidak dapat diatur maka terjadi penguapan terhadap cairan malam dan kualitas malam menjadi menurun. Disamping itu, penggunaan kompor minyak akan menimbulkan polusi udara berupa asap yang dapat mengganggu kesehatan, dan mengakibatkan permukaan wajan menjadi kotor
Dengan beberapa kelemahan dan dampak yang dihasilkan dari penggunaan kompor batik tradisional tersebut kini dipasaran sudah banyak yang mengembangkan kompor batik listrik sebagai pengganti kompor batik tradisional. Penggunaan kompor batik listrik mampu mengatasi dampak pada kompor batik tradisional yakni lebih bersih karena tidak menimbulkan asap dan wajan tidak kotor. Namun beberapa pembatik tidak mau beralih menggunakan kompor batik listrik karena beberapa alasan, salah satunya takut kesetrum karena alat yang ada tidak dilengkapi dengan sistem pengaman. Kompor batik listrik, saat ini belum dilengkapi dengan pengatur suhu otomatis untuk mencegah terjadinya panas lebih sehingga hasil pembatikan menjadi kurang bagus. Selain itu lilin batik atau malam cepat menguap
37
yang dapat membahayakan pengrajin itu sendiri dan alat yang ada juga membutuhkan daya besar menggunakan elemen kompor listrik sehingga kurang ekonomis.
Berdasarkan beberapa kekurangan yang masih ada pada kompor batik listrik di pasaran maka dalam penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan kompor batik listrik otomatis dengan fokus pada pengaturan suhu cairan malam secara otomatis berbasis mikrokontroller sehingga memudahkan dalam proses pembuatan batik tulis tradisional. Elemen panas yang digunakan pada kompor batik listrik yang di pasaran menggunakan elemen filamen terbuka sehingga mudah mengalami kerusakan akibat terkena cairan malam yang tercecer dan rawan kesetrum jika terjadi kontak fisik. Untuk mengatasi hal itu, dalam pengembangan ini akan digunakan elemen panas tertutup sehingga lebih awet dan mudah dibersihkan jika terkena ceceran malam. Kontrol daya panas pada elemen pemanas dalam penelitian ini menggunakan metode kontrol sudut fasa berbasis mikrokontroller sehingga pengaturan suhunya menjadi lebih stabil dan ekonomis. Dari upaya pengembangan yang akan dilakukan diharapkan minat masyarakat dalam proses pembuatan batik tulis tradisional semakin tinggi dan kualitas hasil produk batik tulis tradisional menjadi lebih baik
Metode Penelitian
Penelitian ini merupakan riset terapan dimana mengembangkan suatu produk berupa prototipe kompor batik listrik otomatis berbasis mikrokontroller AT89S52 dengan kontrol sudut fasa pada proses pembuatan batik tulis tradisional . Adapun model prototipe dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Model prototipe kompor batik listrik otomatis
Berdasarkan model sistem tersebut kemudian diperoleh rancangan diagram blok sistemnya seperti tampak pada Gambar 2 di bawah ini.
Gambar 2. Diagram blok sistem kontrol kompor batik listrik otomatis
Cara kerja sistem : Ketika catu daya dihidupkan,
sensor suhu LM 35 akan mendeteksi nilai temperatur dari wajan yang menampung malam batik. Keluaran suhu dari sensor LM 35 masih berupa data analog. Supaya data suhu tersebut dapat dibaca oleh mikrokontroller maka perlu dikonversi dengan komponen ADC 0804 untuk mengubahnya menjadi data digital. Mikrokontroller menampilkan suhu aktual pada layar LCD sehingga dapat diketahui suhu pada wajan. Setelah mengetahui suhu aktual, mikrokontroler menghitung besarnya penyimpangan suhu antara suhu referensi dengan suhu aktual. Nilai error sebagai ukuran perbedaan suhu tersebut digunakan oleh mikrokontroller untuk menentukan nilai parameter kendali dengan
38
metode PID yang selanjutnya digunakan untuk menentukan besarnya sudut fasa yang harus diberikan ke triac. Sinyal kendali yang diterima triac dalam nilai sudut fasa akan menentukan besarnya daya listrik yang harus diberikan ke elemen pemanas, dan pemanas memberikan panasnya untuk mengubah temperatur wajan. Apabila suhu wajan semakin meningkat maka daya listrik yang diberikan ke elemen pemanas akan semakin kecil sampai akhirnya suhu wajan tepat sama dengan suhu yang diinginkan maka daya listrik akan sama dengan nol. Dengan metode kontrol ini, elemen pemanas akan lebih awet karena mendapat arus yang stabil sehingga umur gunanya akan lebih lama dibandingkan dengan kompor batik listrik yang sudah ada dipasaran. Sebuah Mikrokontroler AT89S51 merupakan sistem mikroprosseor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus secara khusus (Benny, 2012). Mikrokontroller AT89S51 memiliki kemasan 40 pin seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Mikrokontroller AT89S51
Sensor suhu IC LM 35
merupkan chip IC produksi National Semikonduktor yang berfungsi untuk mengetahui temperatur suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 ini
dapat mengubah perubahan temperatur menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dengan konsumsi arus sebesar 60 µA saat beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 seperti tampak pada Gambar 4 (Texas Instruments, LM 35). Sensor suhu LM 35 memiliki karakteristik secara linier antara suhu yang diukur dengan tegangan keluarannya seperti diperlihatkan pada Gambar 4. Tegangan keluarannya linier terhadap perubahan suhu dengan konstanta kenaikan suhu 10 mV/0C Disamping itu komponen ini memiliki batas jangkauan pengukuran suhu maksimum 175 derajat Celcius sehingga sangat sesuai digunakan dalam penelitian pengembangan kompor batik listrik ini.
Gambar 4. Sensor suhu LM 35
ADC 0804 merupakan
komponen yang berfungsi mengubah masukan tegangan analog menjadi keluaran digital. ADC ini memiliki lebar keluaran 8 bit dengan kemampuan konversi data sebesar 100 uS.
Gambar 5. ADC 0804
39
Kontrol sudut fasa merupakan salah satu metode dalam pengaturan tegangan keluaran dari sumber tegangan bolak-balik. Dalam metode ini variasi tegangan keluaran diperoleh dengan melakukan pengaturan sudut fasa penyalaan thyristor pada setiap setengah periode gelombang sumber tegangan bolak-balik seperti tampak pada Gambar 6. (Muhhamad H. Rasyid: 2014)
Gambar 6. Kontrol sudut fasa
Hubungan antara tegangan keluaran efektif dengan sudut fasa penyalaan thyristor pada beban resistip dinyatakan persamaan : (Robert W. Erickson, 2001)
𝑉𝑜 = 𝑉𝑚2
2𝜋 𝜋 − 𝛼 +
1
2𝑠𝑖𝑛2𝛼
2
dimana : Vo = tegangan keluaran efektif Vm= tegangan maksimum sumber
= sudut fasa penyalaan dari persamaan di atas dapat diketahui bahwa semakin besar sudut penyalaan thyristor maka semakin kecil tegangan keluaran efektifnya. Bila persamaan tersebut dinyatakan dalam grafik akan terlihat seperti tampak pada Gambar 7 Dalam grafik tersebut perubahan sudut penyalaan thyristor memberikan perubahan tegangan keluaran yang mendekati linier. Dengan grafik tersebut maka
pengaturan tegangan elemen pemanas pada kompor batik listrik sangat sesuai dikontrol dengan metode pengaturan sudut fasa.
daerah linier
Sudut fasa
Te
ga
ng
an
ke
lua
ran
Gambar 7. Grafik tegangan ac terkontrol pada beban resistif
Dalam pengembangan pada perangkat lunak kompor batik listrik otomatis berbasis mikrokontroller AT89S52 memerlukan perangkat keras yang sesuai untuk mengetahui kinerjanya. Beberapa perangkat keras yang dikembangkan pada tahun pertama ini sebagai adalah sebagai berikut :
1. Pengembangan desain kompor batik listrik otomatis
2. Pengembangan rangkaian pembaca suhu LM 35.
3. Pengembangan rangkaian sinkronisasi
4. Pengembangan rangkaian driver triac.
Pada gambar 7, memperlihatkan rancangan rangkaian sensor suhu LM 35 yang dilengkapi dengan ADC 0804 untuk menghasilkan keluaran suhhu digital
Gambar 7. Rangkaian sensor suhu LM 35
40
Pada gambar 8, memperlihatkan rancangan rangkaian sinkronisasi yang berfungsi untuk menghasilkan pulsa negatif sehingga sudut penyalaan triac selalu pada posisi yang stabil
Gambar 8. Rangkaian sinkronisasi
Pada gambar 9, memperlihatkan rancangan rangkaian driver triac yang berfungsi untuk mengatur aliran daya listrik ke elemen pemanas sesuai sudut fasa penyalaannya.
Gambar 9. Rangkaian driver Triac
Pada gambar 10, memperlihatkan rancangan rangkaian lengkap perangkat keras sistem kontrol kompor batik listrik otomatis.
Gambar 10. Rangkaian kontrol kompor batik
listrik otomatis
Setelah pengembangan perangkat keras, kemudian dilanjutkan dengan pengembangan perangkat lunak. Dalam pengembangan ini meliputi :
1. program pembacaan suhu, 2. program kontrol sudut fasa 3. program kendali suhu
otomatis. Pada gambar 11, memperlihatkan rancangan algoritma pembacaan suhu dari data ADC dengan mikrokontroller AT89S52.
Start
Inisialisasi LCD
dan register
Baca data ADC
Konversi data
ADC ke Suhu
Tampilkan Suhu
di LCD
Stop
Gambar 11. Algoritma pembaca suhu
Pada gambar 12, memperlihatkan rancangan algoritma kontrol sudut fasa triac dengan mikrokontroller AT89S52.
Start
Inisialisasi
register
pulse
sinkronisasi
?
N
Aktifkan delay
sudut fasa
Delay
habis
?
N
Aktifkan pulse
trigger
Y
Y
Kirim pulse triger
ke Triac
Stop
Gambar 12. Algoritma kontrol sudut fasa
41
Pada gambar 13, memperlihatkan rancangan algoritma kontrol suhu berbasis kontrol PID dengan mikrokontroller AT89S52.
Start
Inisialisasi LCD
Setpoint suhu
Baca suhu actual
elemen pemanas
Hitung Error
Hitung
Parameter PID
Hitung sudut fasa
dan kirim ke triac
Kirim daya ke
elemen pemanas
StopProgram Kontrol
Suhu berbasis PID Gambar 13. Algoritma kontrol suhu berbasis
kontrol PID
Hasil dan Pembahasan Dari hasil pengembangan
perangkat keras dan lunak selama proses pelaksanaan penelitian diperoleh hasil penelitian berupa desain kompor batik listrik otomatis seperti tampak pada gambar 14.
(a). Tampak luar
(b) Tampak dalam
Gambar 14. Desain prototipe kompor batik
listrik otomatis
Pada gambar 15, memperlihatkan hasil perangkat keras sistem kontrol kompor batik listrik otomatis.
Gambar 15. Perangkat keras kontrol suhu kompor batik listrik otomatis
Pada gambar 16, memperlihatkan hasil kinerja rangkaian sinkronisasi. Rangkaian ini sudah mampu menghasilkan sinyal pulsa negatif tepat pada setiap persilangan nol dari gelombang sinusoida jaringan listrik. Dengan sinyal ini maka posisi sudut penyalaan akan dapat dipertahankan pada nilai sudut yang tetap sehingga aliran daya pada beban menjadi stabil.
Gambar 16. Kinerja rangkaian sinkronisasi
Pada gambar 17, memperlihatkan hasil kinerja program pembaca suhu pada sensor LM 35 dan mampu ditampilkan pada layar LCD.
Gambar 17. Kinerja program pembaca suhu
42
Pada gambar 18, memperlihatkan hasil kinerja program kontrol sudut fasa. Tampak pada gambar lebar posisi sudut waktu penyalaannya selalu tetap dengan lebar 10 ms. Hal ini berarti program sudut fasa sudah dapat disinkronkan dengan tegangan jaringan listrik.
Gambar 18. Kinerja program kontrol
sudut fasa Pada gambar 19, memperlihatkan hasil kinerja program kontrol suhu berbasis kontrol PID. Tampak pada gambar, suhu elemen pemanas meningkat di awal dengan rise time 200 detik, kemudian suhunya relatif stabil di sekitar nilai suhu referensi. Hal ini menunjukkan bahwa program kontrol suhu sudah bekerja dengan baik mengatur suhu pemanas tetap stabil pada nilai suhu referensi.
Gambar 19. Kinerja program kontrol suhu berbasis kontrol PID
4. Simpulan dan Saran Berdasarkan hasil pengembangan produk prototipe kompor batik listrik otomatis berbasis mikrokontroller AT89S52 dengan metode kontrol sudut fasa dapat disimpulkan sebagai berikut :
4. Pengembangan kompor batik listrik otomatis membutuhkan pengembangan perangkat keras dan perangkat lunak dengan kontrol utama pengaturan suhu berbasis mikrokontroller AT89S52.
5. Kinerja perangkat keras dan lunak sudah berfungsi dengan baik dan mampu mengatur suhu cairan malam tetap stabil dengan kontrol PID
6. Suhu malam cair terbaik diperoleh pada nilai suhu 80 derajat Celsius dimana cairan tidak menetes pada ujung canting namun mudah digoreskan pada kain kerja.
Ucapan Terima Kasih
Terima kasih kepada Lembaga Penelitian Universitas Pendidikan Ganesha (Lemlit Undiksha) yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada peneliti melaksanakan penelitian ”Pengembangan Kompor Batik Listrik Otomatis Berbasis Mikrokontroller AT89S52 Dengan Kontrol Sudut Fasa Pada Proses Pembuatan Batik Tulis Tradisional “ dengan surat kontrak penelitian nomor : 391/UN48.15/LT/2018.
DAFTAR PUSTAKA Arif Hendra Nugraha. 2014. “Kompor
Batik Listrik Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMega8 Dengan Zero Crossing Detector” tersedia http://etd.repository.ugm.ac.id/index.php?mod=penelitian_detail&sub=PenelitianDetail&act=view&typ=html&buku_id=76822&obyek_id=4, diakses pada 4 Nopember 2017
Atmel .2013,“8-Bit Microcontroller
With 4K Bytes AT89S51 Datahseet”, Tersedia pada http://www.atmel.com/images/do
43
c2487.pdf. Diakses pada 10 Oktober 2013.
H.Solichul Hadi, dkk. 2014. ”Sejarah
dan Teknik Pembuatan Batik “, tersedia http://shadibakri.uniba.ac.id/wp-content/uploads/2016/03/Sejarah-dan-Proses-Batik-SMG.pdf diakses pada 4 Nopember 2017
Kurniadi, Edi. 1996. “Seni Kerajinan
Batik”. Surakarta: SebelasMaret University Press.
Muhhamad H. Rasyid. 2014. “Power
Electronics: Circuits, Devices and Applications (4rd Edition) “ tersedia pada http://minitorn.tlu.ee/~jaagup/kool/java/kursused/15/robootika/elektriopik.pdf diakses pada 4 Nopember 2017
Rachmad Setiawan. 2006.
“Mikrokontroller MCS-51”, Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta.
RobertW Erickson. 2001.
“Fundamentals of Power Electronics” , Kluwer Academic Publishers, New York
Soemarjadi dkk. 2001. Pendidikan
Keterampilan. Malang: Universitas Negeri Malang.
“Spesifikasi Kompor Batik Tulis”,
tersedia pada https://intranet.batik.go.id/file_lampiran/media/SEKSI_ALIH_TEKNOLOGI_DAN_INKUBASI.pdf diakses pada 4 Nopember 2017
Texas Instruments, LM 35 tersedia
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf diakses pada 4 Nopember 2017